مقایسه استفاده از گازهای گرمکننده هیدروژن و متان در کانال آند در فرایند گرمایش دوکاناله پیل سوختی اکسید جامد
نویسندگان
1 گروه حرارت و سیالات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
2 گروه حرارت و سیالات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
doi
10.48311/mme.2025.96887.0چکیده
گرمایش دوکاناله که در آن گازهای هوا و سوخت به ترتیب به کانالهای کاتد و آند تزریق میشوند، یکی از روشهای رایج برای افزایش دمای پیلهای سوختی اکسید جامد است. با اینوجود، تاکنون تأثیر استفاده از گازهای گرمکننده در کانال آند بر عملکرد حرارتی این پیلهای سوختی با هم مقایسه نشده است. در این پژوهش، فرایند گرمایش گذرای یک پیل سوختی اکسید جامد با استفاده از دو ترکیب هوا-هیدروژن و هوا-متان، به روش عددی حجم محدود شبیهسازی شده است. هدف از این مقایسه، ارزیابی عملکرد این ترکیبهای گازی بر اساس دو شاخص کلیدی مدتزمان گرمایش و گرادیان دمایی در چند سرعت و نرخ افزایش دمای گاز ورودی است. در ادامه، برای انتخاب پاسخ برتر از میان پاسخهای موجود، از روش تصمیمگیری چندشاخصه تاپسیس (TOPSIS) بهره گرفته شده است. نتایج نشان میدهد که هیدروژن در فاصلهای کوتاه پس از ورود به کانال، گرمای خود را سریعتر به ساختار پیل سوختی منتقل میکند؛ در حالی که انتقال حرارت هوا و متان در مسیر طولانیتری انجام میشود. همچنین، بیشینه گرادیان دما عمدتاً در نواحی نزدیک به ورودی گازها ایجاد میشود. علاوه بر این، مدتزمان گرمایش با ترکیب هوا-متان همواره کمتر از ترکیب هوا–هیدروژن است و این تفاوت در سرعتهای ورودی پایینتر، قابلتوجهتر است. از سوی دیگر، تأثیر نوع گاز گرمکننده بر بیشینه گرادیان دمایی وابسته به سرعت گاز ورودی است. در نهایت، از میان گزینههای بررسیشده، ترکیب هوا-هیدروژن با مدتزمان گرمایش ۱۲۹۰ ثانیه و بیشینه گرادیان دمایی ۲۱۱ کلوین بر سانتیمتر بهعنوان گزینه برتر از دیدگاه روش تاپسیس انتخاب شده است
